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课时14.1热机（帮课堂）（原卷版）

【学习目标】

1.了解四冲程热机的构造和工作原理；

2.认识热机四冲程工作过程中的能量转化；

3.能识别热机四冲程；

4.了解四冲程热机各冲程工作过程；

5.了解汽油机和柴油机异同。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、热机

1.实验探究—热机工作原理

【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。

【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。

【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。

特别提醒

（1）实验时，橡皮塞不要塞得太紧，否则橡皮塞不易冲出，可能因试管气压太大导致试管炸裂而伤到人；

（2）试管口不能对着人，以防试管内的水沸腾时冲出试管口伤到人。

利用内能的两种方式

（1）利用内能加热；

（2）利用内能做功。

其中利用内能加热是内能转移过程，利用内能做功是内能转化过程。

2.热机

（1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。

（2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。

（3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。

【典例】用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现塞在试管口的木塞被冲出，如图所示。下列描述正确的是（）。

A．试管中的水是靠做功的方式增加内能的；

B．水蒸气对木塞做功，把机械能转化为内能；

C．水蒸气对木塞做功，与汽油机做功冲程的原理相同；

D．水蒸气对木塞做功，水蒸气内能增加

知识点二、汽油机

1.工作原理

利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。

2.构造

（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。

（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。

（3）试管实验与汽油机构造比较：如图。

3.工作过程

（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。

（2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。

（3）汽油机工作过程如下：

1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物

2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高

3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能

4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气

【典例】如图是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程，下列判断正确的是（）。

A．甲图为吸气冲程，燃气的内能转化为活塞的机械能；

B．乙图为压缩冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能；

C．甲图为做功冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能；

D．乙图为排气冲程，燃气的内能转化为活塞的机械能

知识点三、柴油机

1.工作原理

利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。

2.构造

柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。

3.工作过程

柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表：

1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气

2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点

3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动

4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气

4.汽油机与柴油机的异同

相同点